Есть мнение Бетон Самоуплотняющийся бетон и его диагностика

Самоуплотняющийся бетон и его диагностика

Рассказывается об истории создания, составах и свойствах самоуплотняющихся бетонов. Описаны преимущества самоуплотняющихся бетонов по сравнению с обычными бетонами.

Панельное домостроение уходит в историю. Монолитный и сборно-монолитный способы возведения зданий и сооружений приобретают в настоящее время все большее распространение. Панелевозы уступают место автобетоносмесителям, доставляющим бетонную смесь на строительную площадку. Установка арматурных каркасов и опалубки, доставка, укладка и уплотнение бетонной смеси с последующим уходом за ней являются сейчас основными этапами процесса возведения зданий и сооружений. А можно ли ускорить и удешевить этот процесс без ущерба для качества строительства (возможно, даже и с улучшением качества!), например, исключив процесс вибрирования бетонной смеси? Ответ прост: можно, за счет использования самоуплотняющегося бетона, который уже около 15 лет успешно используется на строительных площадках в странах дальнего зарубежья и не сегодня, так завтра появится у нас.

Что такое самоуплотняющийся бетон?

Самоуплотняющийся бетон - это бетон, который без воздействия дополнительной внешней уплотняющей энергии самостоятельно, под действием собственной тяжести и за счет высокой подвижности течет, освобождается от содержащегося в нем воздуха и полностью заполняет пространство опалубки, в том числе между арматурными стержнями. При этом остаточный объем пор в самоуплотняющемся бетоне не больше, чем в обычном бетоне [2].

В немецком языке самоуплотняющийся бетон получил сокращенное название SVB (Selbstverdichtender Beton), в английском - SCC (Selfcompacting concrete), во французском - ВАР (Beton autoplacant) [3]. С распространением самоуплотняющегося бетона на русском языке он сокращенно обозначается СУБ.

История и исследования

История самоуплотняющегося бетона началась в Японии в 1990 г. Там профессором Хайимой Окамурой было создано и внедрено в практику новое поколение добавок к бетону - высокоэффективные добавки для улучшения текучести на базе по-лиакрилата и поликарбоксилата. В результате удалось получить бетон, имеющий высокую пластичность при низком содержании воды. Кроме Окамуры, в создании и развитии самоуплотняющегося бетона принимали участие профессоры К. Маекава и К. Озава.

Благодаря уникальным свойствам и преимуществам самоуплотняющийся бетон получил широкое распространение в Западной Европе. Сначала он использовался на предприятиях, производивших готовые железобетонные изделия. Затем самоуплотняющийся бетон начинает активно применяться в качестве так называемого "транспортного бетона", т.е. бетона, который доставляется и укладывается непосредственно на строительной площадке.

Дальнейшее активное развитие и изучение самоуплотняющегося бетона происходило в Германии. Так, после тщательного изучения свойств самоуплотняющегося бетона, проводимого в Институте строительных исследований в г. Аахен (Германия) в 2000-2001 гг. под руководством профессора Вольфганга Брамесхубера по заказу фирмы "Dyckerhoff Beton GmbH", были созданы первые предпосылки для официального допуска и распространения этого материала по всей Европе. Исследования в Аахене показали, что прочность на сжатие самоуплотняющегося бетона, как правило, выше, чем обычного "вибрируемого" бетона, а прочность на раскалывание, статический модуль упругости, усадка и ползучесть - такие же. Кроме того, материал обладал прекрасными свойствами по водонепроницаемости и, таким образом, был официально допущен и рекомендован для использования при сооружении водонепроницаемых сооружений. Бетон получил название "Dyckerhoff Liquidur" и, благодаря своим уникальным свойствам, стал активно распространяться по строительным площадкам Европы [1, 4].

Последним аргументом в пользу широкого распространения самоуплотняющегося бетона в Западной Европе было издание в Берлине "Немецким комитетом по железобетону" в ноябре 2003 г. нормативного документа "DAfStb-Richtlinie Selbstverdichtender Beton (SVB-Richtlinie)". В этом документе подробно изложены термины и связи с другими европейскими нормативными документами по строительству, а также методы диагностики самоуплотняющегося бетона. Таким образом, после выхода этого документа самоуплотняющийся бетон был официально допущен и разрешен к использованию в Европе без необходимости дополнительных разрешений, согласований и допусков.

В настоящее время изучение самоуплотняющегося бетона и методов его диагностики активно продолжается. Такие исследования проводятся, например, на строительном факультете Технического университета г. Берлина под руководством профессора Бернда Хиллемайера и доктора Жеральдин Бухенау. Основная часть материалов этих исследований (вместе с исследованиями других немецких ученых) опубликована в 2006 г. в так называемом "Бетонном календаре" в разделе "Специальные бетоны" [3].

В последнее время в европейских специализированных журналах появилось боль шое количество публикаций о самоуплотняющемся бетоне, что свидетельствует о большом интересе к его изучению со стороны ученых практически всех европейских стран.

Состав

Максимальная зернистость крупного заполнителя для самоуплотняющегося бетона составляет 1 б мм. Подбор состава компонентов смеси для приготовления самоуплотняющегося бетона осуществляется, как правило, по японскому методу, разработанному профессором Окамурой. Концепция этой рецептуры основывается на повышении доли мелких пылевидных частиц. Рецептуры самоуплотняющегося бетона по Окамуре базируются на следующих граничных условиях:

Стандартная рецептура бетона представлена в таблице.

Состав и виды самоуплотняющегося бетона постоянно развиваются. Так, в 2003 г. в Германии был получен допуск на использование легкого самоуплотняющегося бетона. Несмотря на низкую плотность в незатворенном состоянии, равную 1,38 кг/дм3, этот бетон обладает прекрасной подвижностью и способностью самоуплотняться. Его механические свойства аналогичны свойствам обычного бетона [7].

Свойства

Анализ последних исследований, проведенных в Японии, Германии и Швеции [7], дает возможность представить свойства самоуплотняющегося бетона по сравнению с обычным бетоном.

Прочность на сжатие. При равном содержании цемента и водоцементном соотношении самоуплотняющийся бетон имеет более высокую прочность на сжатие за счет более плотного состава смеси.

Прочность на растяжение. При аналогичных показателях прочности на сжатие самоуплотняющийся бетон имеет более высокую прочность на растяжение по сравнению с обычным.

Связь "бетон - арматура". Поскольку самоуплотняющийся бетон обладает хорошей подвижностью и сцеплением между отдельными частицами, он обладает хорошими свойствами образования плотного соединения сарматурнымистержнями. При этом расположение арматуры (верх- ний или нижний ряд стержней) не имеет значения.

Модуль упругости. Модуль упругости самоуплотняющегося бетона примерно на 15% ниже, чем у обычного бетона. Это связано с повышенным содержанием мелких пылевидных частиц в бетонной смеси и пониженным содержанием крупной фракции заполнителя по сравнению с обычным бетоном.

Преимущества

Преимущества самоуплотняющегося бетона по сравнению с другими традиционными видами бетона можно условно разделить по группам и представить следующим образом с использованием [1].

Для заказчика - высокая безопасность капиталовложений за счет:

Для архитектора - широкий выбор форм конструкций и возможности придания конструкции заданного внешнего вида за счет:

Для проектировщика - свободный выбор геометрической формы конструкций, обеспечение их долговечной эксплуатации и упрощение разработки проекта производства работ за счет:

Для строительной фирмы, выполняющей работы на площадке, - более безопасное ведение строительных работ и сокращение затрат на зарплату персонала за счет:

Экономичность и лерспемтивы использования

Проанализировать экономичность самоуплотняющегося бетона можно на основе имеющегося опыта его использования в Европе, в частности в Германии [8].

Если сравнивать цены, то самоуплотняющийся бетон вследствие своего модифицированного состава и стоимости отдельных компонентов бетонной смеси дороже обычного бетона аналогичного вида. Разница в цене составляет от 1 3 до 18 евро за 1 м3. Эта удорожание бетона компенсируется экономией средств при его укладке и благодаря целой группе других преимуществ.

Анализ работ по бетонированию в Германии показал, что, поскольку отпадает необходимость в'уплотнении бетонной смеси на строительной площадке, экономия средств при использовании самоуплотняющегося бетона для бетонирования отдельных строительных конструкций может составлять от 3 до 6 евро за конструкцию. Кроме того, уплотнение традиционного бетона, например при бетонировании колонн и опор, вызывает необходимость организации частых перерывов при подаче бетонной смеси, а при применении самоуплотняющегося бетона такие перерывы исключены!

На строительных площадках очень часто приходится сталкиваться с ситуациями, когда использование самоуплотняющегося бетона просто необходимо:

Если учесть еще тот факт, что многие наши фирмы уже приобрели высококачественную современную опалубку, а самоуплотняющийся бетон в точности повторяет поверхность опалубки и не имеет полостей и каверн, то использование этого бетона даст заметно более высокое качество наружной поверхности, нежели при использовании обычного бетона (т.е. во многих случаях отпадет необходимость в дальнейшей отделке: шпатлевке и т.д.), а это также ведет к существенному сокращению затрат на строительство. Кроме того, из-за отсутствия процесса вибрирования можно использовать более простую и менее массивную конструкцию опалубки!

Стоит добавить, что зарплата строителей в последнее время значительно возросла. Поскольку необходимость в уплотнении бетонной смеси на строительной площадке за счет использования самоуплотняющегося бетона отпадет и подавать бетон можно будет не сверху, а непосредственно в опалубку, то может быть сокращена численность персонала, занятого в бетонировании. Следователь но, удастся сэкономить средства и повысить безопасность труда при выполнении этих работ.